Использование вольфрамовой проволоки в общепромышленных применениях

Там, где есть нагрев, вольфрамовая проволока по-прежнему превосходна

Многие из устаревших приложений для вольфрамовой проволоки остаются сильными и необходимыми. В общей промышленности существует множество продуктов, от нитей накаливания до печей, в которых используется вольфрамовая проволока, и она остается незаменимой.

Учитывая уникальные элементарные свойства вольфрама, маловероятно, что когда-либо появится лучшая альтернатива для определенных промышленных применений, в которых вольфрамовая проволока является ключевым компонентом. Есть даже лампы, в которых лампа накаливания не может быть заменена более современными технологиями.

Вольфрамовая нить светится там, где требуется мигание.

Несмотря на первую волну компактных люминесцентных ламп и, казалось бы, неудержимый переход на светодиоды (или, по крайней мере, неостановимый, когда цены упадут еще больше), есть определенные лампы, которые люминесцентные и светодиодные просто не могут заменить.

Например, по иронии судьбы все мы знаем, что электронные устройства не любят, когда их быстро и многократно включают и выключают. Однако есть определенные лампы, единственное предназначение которых состоит именно в этом.

Прекрасным примером является функция указателя поворота или мигалки в автомобиле. Здесь мигание лампы, требующее термоциклирования включения-выключения электронного компонента, для светодиодов совсем не подходит.

В первые дни активного внедрения светодиодов предпринимались усилия по разработке механического затвора, который позволял бы светодиодам постоянно гореть, но при этом казаться мигающими. Однако быстро стало ясно, что это громоздкое и непригодное решение для продуктов, которые интенсивно используются в качестве защитного оборудования, то есть для продуктов, требующих:

• Долгая жизнь
• Высокая температура и устойчивость к внешним воздействиям.
• Бесконечная повторяемость

Итак, в следующий раз, когда вы будете сигнализировать о повороте в своей машине, учтите, что вы вполне можете быть обязаны этой возможности наличию лампы с вольфрамовой нитью накала, которая остается долговечным и дешевым источником для этого мигающего решения.

Свойства вольфрама обеспечивают преимущества при высоких температурах.

Поскольку ни один другой элементарный металл не обладает такой же термостойкостью и свойствами сохранения формы, вольфрамовая проволока также остается необходимой за пределами осветительной промышленности, в таких приложениях, как следующие.

Опорные конструкции промышленных печей

Точно так же, как вольфрамовые нагревательные элементы можно использовать в промышленных печах, можно использовать и вольфрамовую проволоку, хотя и с другим назначением — в качестве опорной конструкции, а не электрода, обеспечивающего тепло в вольфрамовой печи.

.

В широком спектре печей и духовок вольфрамовая проволока держит форму при самых высоких температурах. Это делает его идеальным для тканых ковриков для духовки и других несущих поверхностей, которые должны поддерживать положение объекта, когда он подвергается воздействию высоких температур печи.

Термостойкость вольфрамовой проволоки позволяет ей удерживать объект в нужном месте в горячей зоне, не провисая, не деформируясь, не разваливаясь или иным образом не перемещая объект из оптимального положения.

Вольфрамовые и вольфрам-рениевые термопары

Вольфрамовая проволока может использоваться в термопарах — термоэлектрических устройствах, используемых для измерения и контроля температуры в печах, газовых турбинах, дизельных двигателях и других высокотемпературных промышленных процессах.

Вольфрамовые термопары также могут использоваться в качестве датчиков температуры в термостатах и ​​в качестве датчиков пламени в предохранительных устройствах газовых приборов

При чрезвычайно высоких температурах, когда чистый вольфрам может подвергнуться рекристаллизации и стать хрупким, вольфрам-рениевая проволока предлагает альтернативу. Для таких применений, как вакуумные печи, водород и инертная атмосфера, вольфрам-рениевая термопара может использоваться для измерения температуры до 3992 °F (2 200 °C).

Производство и тестирование полупроводников

Несмотря на то, что интегральные схемы заменяют многие электронные приложения, в которых используется вольфрам или вольфрамовая проволока, вы не можете сделать интегральную схему без вольфрамовой проволоки. Почему это?

Большинство современных интегральных схем начинаются с монокристаллического слитка кремния, называемого буль. Он создается путем погружения небольшого затравочного кристалла в чистый расплав кремния в печи, нагретой примерно до 2732°F (1500°C).

Подобно вытягиванию ириски, расплавленный кремний медленно вытягивается и вытягивается в булю, образуя более крупный цилиндрический кристалл. После затвердевания кристалл разрезают на пластины и полируют, чтобы получить очень ровные плоские подложки для полупроводников.

И единственный материал, пригодный для натяжения були и обладающий уникальными свойствами при очень высоких температурах процесса производства кремния, — это трос из плетеной вольфрамовой проволоки.

Поскольку вольфрам имеет наименьшее удлинение среди всех материалов, вольфрамовая проволока может тянуть кремний при рабочих температурах, в то время как другие материалы с более низкой температурой плавления растягиваются и ломаются.

Вольфрамовая проволока снова появляется в производстве полупроводниковых микросхем в качестве игл консольных зондов. Эти датчики используются для тестирования интегральных схем, когда они все еще размещены на монокристаллических пластинах.

(Подробнее читайте в нашем блоге Пристальный взгляд на использование вольфрамовой проволоки для зондов.)

Бороскопы

Другое промышленное применение, в котором высокотемпературные свойства вольфрамовой проволоки оказываются незаменимыми, — это бороскопы, используемые для осмотра или измерения внутренних пространств в средах с очень высокой температурой.

В областях, недоступных для других средств, эти оптические устройства обычно используются при осмотре двигателей, турбин, труб и резервуаров. Вольфрамовая проволока позволяет бороскопу сохранять свою форму и функционировать в этих высокотемпературных агрессивных средах.

Кроме того, вольфрамовая проволока имеет неоценимое значение для приложений, где также требуется жесткость для доставки в условиях высокой температуры. Наряду с термостойкостью спиральная или плетеная вольфрамовая проволока обеспечивает уровень жесткости, который позволяет проводить бороскоп через обследуемое внутреннее пространство — аналогично тому, как эндоскоп проводят через тело человека при медицинской диагностике.

Другим преимуществом вольфрама является его давление паров.

Еще одним преимуществом вольфрама при высоких температурах является его чрезвычайно низкое давление паров, которое играет роль в таких приложениях, как электронные эмиттеры, ионная имплантация и катушки для вакуумной металлизации.

Электронные эмиттеры

Например, вольфрамовая проволока используется в качестве эмиттера электронов в таких устройствах, как сканирующие электронные микроскопы (СЭМ), просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) и микрозонды, используемые в спектрометрических системах. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения вольфрамовая проволока способна сохранять правильную форму для генерации электронного луча.

Ионная имплантация

Здесь тяжелый вольфрамовый сплав используется как в качестве камеры для ионной имплантации, так и в качестве электрода для генерации ионного пучка.

Чрезвычайно сложный метод, ионная имплантация используется в производстве полупроводников и подготовке металлических поверхностей. Процесс, с помощью которого ионы ускоряются в своей цели, уникальным образом изменяет свойства материала способами, которые ранее были невозможны.

Вакуумные катушки для металлизации

Концептуально гораздо более простой процесс, катушки вакуумной металлизации, изготовленные из вольфрама, используются в процессе покрытия поверхностей недорогих пластиковых изделий, таких как игрушки, украшения, косметические контейнеры и мелкие декоративные детали, металлическими испарениями. Это придает изделиям привлекательную иллюзию того, что они сделаны из блестящего чистого металла.

Изделия (или детали) помещаются в вакуум вместе с металлом покрытия (например, алюминием), который нагревается металлизирующими змеевиками до тех пор, пока не испарится. В драматическом, взрывном событии. Образовавшаяся паровая дисперсия оседает на изделиях/деталях, быстро и полностью покрывая их поверхности тонкой однородной пленкой металлического пара.

Использование легированной вольфрамовой проволоки предпочтительнее чистого вольфрама, поскольку она обеспечивает коррозионную стойкость в дополнение к механическим свойствам, которые позволяют использовать вольфрамовую проволоку в качестве катушек для вакуумной металлизации. В результате металлизированные катушки имеют более длительный срок службы, чем катушки из нелегированного (чистого) вольфрама.

Возможности безграничны.

Это лишь несколько примеров многих интригующих промышленных применений вольфрамовой проволоки — продукта, который продолжает доказывать свою ценность в приложениях, где его уникальные свойства дают результаты, которые трудно (возможно, даже невозможно) достичь с помощью других методов при сопоставимых затратах.

Чтобы получить советы по вольфрамовой проволоке или другим прецизионным металлическим изделиям, загрузите наше бесплатное руководство по свойствам и применению вольфрамовой проволоки.